一种基于探测距离的双站被动定位算法的制作方法

本发明涉及一种基于探测距离的双站被动定位算法，属水声技术领域，尤其涉及一种基于探测距离采用两个矢量传感器被动定位水下目标的算法。

背景技术

按照工作方式的不同，水下目标定位可分为主动定位和被动定位两种方式，由于主动定位方式容易暴露传感器自身的位置，而被动定位方式因其良好的隐蔽性，目前得到了广泛的研究和应用。

背景技术中，在水声领域，单个矢量传感器只能获得水下目标的方位信息，目前的水下目标定位一般都是采用基于方位交汇的双站被动定位法，它是一种纯方位被动定位方法，即通过两个矢量传感器的纯方位双站交叉进行被动定位，该方法因受到观测方位误差的影响较大，存在定位结果超出两个矢量传感器探测范围的缺陷，直接采用该方法得到的目标位置误差较大，定位结果经常会偏离正常的探测区域。为了解决现有技术存在的上述不足，我们将两个矢量传感器的探测距离考虑到被动定位算法中，对基于探测距离的双站被动定位算法进行了研究。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是要提供一种基于探测距离的双站被动定位算法，它将矢量传感器的探测距离考虑到定位算法中，克服了现有方位交汇双站被动交叉定位算法受观测方位误差影响大、定位结果偏离正常探测区域的问题，其实现方法简单，定位精度高，可广泛应用于双站被动定位系统中。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种基于探测距离的双站被动定位算法，它包括以下步骤：

步骤一：建立双站被动定位坐标系,

建立工作水域的双站被动定位坐标系，定义1号矢量传感器、2号矢量传感器的探测距离，定义所述的1号矢量传感器、所述的2号矢量传感器在工作水域坐标系的坐标位置，定义所述的1号矢量传感器、所述的2号矢量传感器与水下目标之间的直线距离、观测方位角；

步骤二：估算目标位置点,

根据所述的1号矢量传感器、所述的2号矢量传感器观测的目标方位进行双站交叉定位，建立所述的目标与所述的1号矢量传感器、所述的2号矢量传感器的直线1、直线2的方程，得到估算的目标位置点（x,y），求得目标位置点（x,y）与所述1号矢量传感器之间的直线距离r1、与所述2号矢量传感器之间的直线距离r2；

步骤三：二次定位目标位置点,

根据估算的目标位置点（x,y）与所述1号矢量传感器之间的直线距离r1、与所述2号矢量传感器之间的直线距离r2，对目标位置点（x,y）进行二次定位，得到目标位置点。

本发明同背景技术相比所产生的有益效果：

1、采用传统的基于方位交汇的双站交叉被动定位算法因很多定位点远远超过矢量传感器的探测范围，导致得到的目标位置误差较大，精度低，而采用基于探测距离的双站被动定位算法则可以很好地解决定位点超过矢量传感器的探测范围的问题，其对目标的位置估计误差有较大的提升;

2、它具有实现方法简单、定位精度高、应用范围广等优点。

附图说明

图1为本发明的双站交叉被动定位坐标系图;

图2为图1中1号矢量传感器、2号矢量传感器探测区域示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述;

一种基于探测距离的双站被动定位算法，它包括以下步骤：

步骤一：建立双站被动定位坐标系，

如图1所示，建立工作水域的双站被动定位坐标系，坐标系定义为：观测角取x轴正向为

0°，逆时针方向为正，角度取值范围为0°～360°。

坐标系中，符号定义为：

1号矢量传感器、2号矢量传感器的探测距离均为r；

1号矢量传感器的坐标位置为（x1,y1）；

2号矢量传感器的坐标位置为（x2,y2）；

1号矢量传感器与水下目标之间的直线距离为r1；

2号矢量传感器与水下目标之间的直线距离为r2；

1号矢量传感器的观测方位角为θ1；

2号矢量传感器的观测方位角为θ2。

步骤二：估算目标位置点,

根据1号矢量传感器、2号矢量传感器观测的目标方位进行双站交叉定位，估算水下目标位置点（x,y）;

如图2所示，建立直线1、直线2的方程：

（1）

当目标位于1号矢量传感器和2号矢量传感器的连接基线上时，交叉定位不能获得目标的位置；

（1）式中：当θi=90°或270°（i=1,2）时，

当θi（i=1,2）为其他值时，；

由（1）式可估算目标位置点为：

（2）

由（2）式,根据估算的目标位置点，计算目标位置点（x,y）与1号矢量传感器之间的直线距离r1、与2号矢量传感器之间的直线距离r2：

（3）

（4）。

步骤三：二次定位目标位置点，

根据估算的目标位置点（x,y）与1号矢量传感器之间的直线距离r1、与2号矢量传感器之间的直线距离r2，对目标位置点（x,y）进行二次定位，得到目标位置点，方法为：

（1）当r1≤r且r2≤r,1号矢量传感器和2号矢量传感器同时发现目标，交叉定位结果落于两探测圆的交叠区域内，得到目标位置点，即：；

（2）当r1＞r且r2＞r，交叉定位结果不在1号矢量传感器探测圆与2号矢量传感器探测圆的探测覆盖范围内，此时考虑两个矢量传感器的探测距离，对交叉定位结果进行重新定位，1号矢量传感器探测圆与2号矢量传感器探测圆的交叠区的中心点即为目标位置点，即：

＝((x1+x2)/2,(y1+y2)/2)；

（3）当r1≤r且r2＞r，估计的目标位置点（x,y）与2号矢量传感器坐标位置（x2,y2）连线和2号矢量传感器探测圆的交点即为目标位置点，即：

其中：θ2为2号矢量传感器的观测方位角；

（4）当r1＞r且r2≤r，估计的目标位置点（x,y）与1号矢量传感器坐标位置（x1,y1）连线和1号矢量传感器探测圆的交点即为目标位置点，即：

其中：θ1为1号矢量传感器的观测方位角。